在高校实验室管理中,“信息孤岛”、安全监管依赖人工、设备资源调配低效、准入培训流程繁琐等问题长期存在。生态环境部明确提出“十五五”期间将在全国布局10个左右综合性“黑灯实验室”,推进3000余个水、气自动站数智化改造,实验室数智化转型已从趋势走向实践。
北京欧倍尔智慧实验室综合管理平台以数据为核心,通过一体化管控思维,对实验室的“人、机、料、法、环”进行全要素、全流程的数字化重塑。方案采用分层架构设计,从底层物联感知到顶层应用服务,构建完整的“智慧大脑”系统。以下为各模块的功能拆解。
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一、实验室基础管理系统
基础管理系统是平台的服务端底层架构,负责机构管理、实验室基础信息维护、岗位管理、人员账户信息等基础信息的搭建,以及角色权限、系统设置等综合管理。还包括实验室基础信息维护、智能设备、智能硬件、传感器的增删标改等信息的维护。
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二、预约及准入管理(教师/管理端)
教师通过电脑端预约固定实验,可设置周循环或单次实验。实验室预约经审核通过后方可使用。
①预约管理模块:用户通过移动端或PC端进行实验室预约。学员预约实验室后,相关实验室负责人会收到预约审核提醒,待审核通过后,学员会收到审核结果通知。
②安全培训与准入管理:平台构建了“资源—考核—预约认证”的闭环体系。在学生进入实验室全准入考试通过结果,形成“学习—考核—准入”的全链条管理体系。
③门禁系统:智能门禁与准入系统支持人脸、指纹、刷卡和二维码等多种验证方式。设备采用深度学习算法,支持照片、视频防假,支持远程视频预览。只有通过安全考试、获得准入资格的人员才会被放行。
三、实验室智能管控系统
①实验台视频采集系统将学生实验过程实时反馈上来。
②老师可以观察学生实验情况,并通过语音交互进行必要指导。
③系统根据收集的视频数据,通过Ai图像识别算法推断实验进展,自动推送相关资料,实现智慧化教学。
④学生可留存操作视频进行实验分析。
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四、智慧实验室小程序
小程序为用户提供便捷的移动端服务入口,实现实验室管理功能的移动化延伸。用户可通过小程序随时查看实验室资源信息、开放时间等内容,在线提交资源预约申请,实时跟踪审批进度。支持消息通知功能,及时推送预约审批结果、设备维护通知等内容。
批量审核与状态追踪:教师/管理端支持批量审核,提升审批效率;预约状态全程可追踪,支持撤销预约申请、更换实验台、开启/关闭电源、历史预约记录查看等操作。
快速预约与精准锁档:学生端实现预约“自助化”,无需现场排队,系统自动匹配可用时段和实验工位。
智能远程管控:管理员无需到达实验室现场,可通过小程序一键下发开门密码,实时查看实验室监控、实验室环境信息以及设备使用状态。支持资料推送,实验指导、安全规范一键同步给学生。
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五、数据展示大屏
数据大屏集成了实验室核心运营数据:实验室设备数量、实验室使用人次、使用频率、课程学习情况、设备预约数据、环境数据(温湿度、烟雾)等以实时图表形式呈现。
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六、数字孪生展示系统
数字孪生系统选择学院重点实验室进行试点建设,围绕“物理空间复刻+实时数据联动+智能监测管理”三大核心展开。
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七、学习档案
学习档案模块对学生基础知识学习、仿真操作、线下实验操作和实验报告等进行评价,了解和掌握学生学习情况,实现一人一档、一课一档。
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从基础信息管理到智能管控,从移动化服务到数字孪生,各模块协同配合,构成了智慧实验室综合管理平台的一体化能力体系。目前,北京欧倍尔已与全国多所高校达成合作关系,协助成功申报国家虚拟仿真实验教学一流课程。平台建设遵循模块化、可扩展的架构设计理念,高校可根据自身需求分阶段部署,逐步推进实验室管理的数字化转型。
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